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新手福利:DIY一款低成本、600W正弦波逆变电源


新手福利到!鉴于很多初学者对正弦波逆变器的制作非常感兴趣,因此,本文介绍一款600W正弦波逆变器制作的详细过程。这个正弦波逆变器制作比较简单,容易成功。快来试试吧。

该正弦波逆变器的特点

SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片TDS2285,所以,SPWM驱动部分相对纯硬件来讲,比较简单,制作完成后要调试的东西很少,所以,比较容易成功。  所有的PCB全部采用了单面板,便于大家制作,因为,很多爱好者都会自已做单面的PCB,有的用感光法,有点用热转印法等等,使用单面板后就不用麻烦PCB厂家,自已在家里就可以做出来,当然,主要的目的是省钱。

该机所有的元件及材料都可以在网络上买到。 功率只有600W,没有做大功率的原因是,一来功率小点容易成功,二来既可以做实验也有一定的实用性。

下面是样机的照片和工作波形

电路原理

该逆变器分为四大部分,每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”;“SPWM驱动板”;“DC-DC驱动板”;“保护板”。

1.功率主板:

功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。

该机的BT电压为12V,满功率时,前级工作电流可以达到55A以上,DC-DC升压部分用了一对190N08,这种247封装的牛管,只要散热做到位,一对就可以输出600W,也可以用IRFP2907Z,输出能力差不多,价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯,其实,就600W而言,用EE42也足够了,但是为了绕制方便,加上EE55是现存有的,就用了EE55。关于主变压器的绕制,下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式,这样做有二个好处,一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性,保证不会出现单边发热现象;二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度。

当然,也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管,用的是TO220封装的RHRP8120,这种管子可靠性很好,这里用的是二手管,才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的,在可能的情况下,尽可能用的容量大一些,对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。

H桥部分用的是4个IRFP460,耐压500V,最大电流20A,也可以用性能差不多的管子代替,用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。

下面是功率主板的PCB截图,长宽为200X150MM,因为,这部分的电路比较简单,就不给出原理图了,直接画了PCB图,如图1所示。

图1:PCB图

2、SPWM驱动板

SPWM的核心部分采用了TDS2285单片机芯片。U3、U4组成时序和死区电路,末级输出用了4个250光藕,H桥的二个上管用了自举式供电方式,这样做的目的是简化电路,可以不用隔离电源。

因为BT电压会在10-15V之间变化,为了可靠驱动H桥,光藕250的图腾输出级工作电压一定要在12-15之间,不能低于12V,否则可能使H桥功率管触发失败。所以,这里用了一个MC34063(U9),把BT电压升至15V(该升压电路由钟工提供),实验证明,这方式十分有效。

整个SPWM驱动板,通过J1,J2插口和功率板接通,各插针说明如下:  J2:  2P-4P;7P-9P;13P-15P;18P-20P分别为H桥4个功率管的驱动引脚。23P-24P为交流稳压取样电压的输入端。

J1:  1P为2285输出至前级3525第10P的保护信号连接端,一旦保护电路启动,2285的12P输出高电平,通过该接口插针到前级3525的10P,关闭前级输出。  6P-7P-8P为地GND。  9P接保护电路的输出端,用于关闭后级SPWM输出。 10P-11P接BT电源。

下面是SPWM驱动板的电原理图和PCB截图:

图2:SPWM驱动板原理图

图3:PCB截图3、DC-DC驱动板

DC-DC升压驱动板,采用的是很常见的线路,用一片SG3525实现PWM的输出,后级用二组图腾输出,经实验,如果用一对190N08,图腾部分可以省略,直接用3525驱动就够了。板上有二个小按钮开关,S1、S2、S1是开机的,S2是关机的,可以控制逆变器的启动和停机。

驱动板是用J3,J4接口和功率板相连的,其中J3的第1P为限压反馈输入端。

下面是DC-DC升压驱动电路图和PCB截图:

图4:DC-DC驱动板原理图

图5:PCB截图

4、保护板

这次没有做保护板,有如下原因:首先是没有保护板该机也可以工作;其次是:文章中的功率主板,是后来经修正过的,保护板上的接口也做了改动,而样机用的是没有修正过的PCB板,即便是做了保护板,也插不上去。

图6:保护部分的电路图

本文主要对600W正弦波逆变器的工作原理和特点进行了介绍,旨在为想要动手实践的初学者们提供一个参考,并对设计中需要的知识进行梳理。

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